WO2017221707A1 - 温度検知モジュール - Google Patents

Abstract

温度検知モジュール１０であって、温度センサ５０と、前記温度センサ５０を測定対象から離接させる離接方向に移動可能に保持するセンサホルダ３０と、前記センサホルダ３０に対して取り付けられ、検出面が測定対象に接触するように前記温度センサ５０を付勢する付勢部材７０と、を備え、前記センサホルダ３０は、ベース部３１と、前記ベース部３１から前記離接方向に延在し、前記温度センサ５０を前記離接方向に移動可能に保持する収容部４０を有し、前記収容部４０は、前記温度センサ５０との間に、前記温度センサ５０の傾きを許容する隙間を有する。

Description

温度検知モジュール

　本明細書に記載された技術は温度検知モジュールに関する。

　従来、温度センサを備えた温度検知モジュールとして、特開２０１１－６０６７５号公報に記載のものが知られている。温度検知モジュールは、複数の蓄電素子を有する蓄電素子群に取り付けられている。

特開２０１１－６０６７５号公報

　温度センサは、検出面を測定対象に対して面接触させることで、測定対象との接触状態を維持して、測定対象の温度を検出する。そのため、例えば、温度センサの検出面が、測定対象に対して傾いた状態になると、接触面積が減少することから、温度の検出精度が低下するという問題があった。

　本明細書に記載された技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、温度センサと測定対象の接触状態を維持することで、温度の検出精度が低下することを抑制する技術を提供することを目的とする。

　本明細書に記載された技術は、温度検知モジュールであって、温度センサと、前記温度センサを測定対象から離接させる離接方向に移動可能に保持するセンサホルダと、前記センサホルダに対して取り付けられ、検出面が測定対象に接触するように前記温度センサを付勢する付勢部材と、を備え、前記センサホルダは、ベース部と、前記ベース部から前記離接方向に延在し、前記温度センサを前記離接方向に移動可能に保持する収容部を有し、前記収容部は、前記温度センサとの間に、前記温度センサの傾きを許容する隙間を有する。

　この構成では、測定対象の傾きに追従して温度センサが傾くことが可能である。従って、温度センサと測定対象の接触状態を維持し易くなることから、温度センサの検出精度を維持することが出来る。

　温度検知モジュールの実施態様としては、以下の態様が好ましい。
　前記温度センサは、外周面に突起を有し、前記収容部は、前記温度センサの両側に位置する一対のサイド壁と、前記サイド壁の先端にあって、前記温度センサの突起と当接して、前記収容部から前記温度センサを抜け止するストッパ壁を有し、前記隙間は、前記サイド壁と、前記温度センサの前記突起との間に設けられている。この構成では、サイド壁と温度センサの突起との間に隙間が設けられていることから、サイド壁間に収容された状態において、温度センサがその隙間分、傾くことが出来る。

　前記収容部の前記サイド壁は、前記離接方向に延在する案内溝を備え、前記温度センサは、前記収容部の前記案内溝に嵌合する嵌合突部と、を備え、前記隙間は、前記サイド壁と前記突起との間に加えて、前記案内溝と前記嵌合突部との間にも設けられている。この構成では、案内溝と嵌合突部による案内作用により、温度センサは離接方向にスムーズに移動することが出来る。また、案内溝と嵌合突部との間にも、隙間が設けられていることから、嵌合突部が温度センサの傾きを制限してしまうことを抑制できる。

　前記案内溝は、前記一対の前記サイド壁にそれぞれ設けられ、前記嵌合突部は、前記温度センサの両側に一対設けられ、前記一対の嵌合突部を結ぶ直線は、前記温度センサの中心から離れた位置を通る構成である。この構成では、一対の嵌合突部を結ぶ直線が、温度センサの中心を通る構成と比較して、温度センサを小型化できる。

　前記収容部の前記サイド壁には、前記温度センサの傾きに対する追随性を向上させるため、壁の一部に変形を許容する変形許容溝が、前記案内溝とは別に設けられている。この構成では、壁の一部に変形許容溝を設けていることから、サイド壁が変形し易くなる。そのため、隙間が詰まるまで温度センサが傾いた以降でも、サイド壁が変形することにより、温度センサが幾らか傾くことが可能である。よって、測定対象の面の傾きに、温度センサがより一層追従し易くなる。

　本明細書に記載された温度検知モジュールによれば、温度センサと測定対象の接触状態を維持することで、温度の検出精度が低下することを抑制することが出来る。

実施形態１に係る温度検知モジュールの斜視図 同じく温度検知モジュールの斜視図（下方から見た図） 電線ホルダを外した温度検知モジュールの斜視図 温度検知モジュールの正面図 温度検知モジュールの側面図 図４のＡ－Ａ線断面図 図５のＢ－Ｂ線断面図 図５のＣ－Ｃ線断面図 実施形態２に係る温度検知モジュールの斜視図 温度検知モジュールの側面図 図１０のＤ－Ｄ線断面図

　＜実施形態１＞
１．温度検知モジュールの構造
　本明細書に記載された技術の実施形態１を図１～図８を参照しつつ説明する。尚、本例では、温度センサ５０が上下方向（Ｘ方向）に移動して測定対象と離接する形態を図として示しており、上下方向（Ｘ方向）が本発明の「離接方向」と対応する関係となる。また、以下の説明にあたり、図１～図３に示すように、上下方向を「Ｘ方向」とし、それと直交する方向を「Ｗ方向」、「Ｚ方向」としている。また、図５の左側を「前側」、右側を「後側」とする。

　図１、図２に示すように、温度検知モジュール１０は、電線ホルダ２０と、センサホルダ３０と、温度センサ５０と、コイルスプリング７０とを備えている。電線ホルダ２０は、絶縁性の合成樹脂製である。電線ホルダ２０は、ベース部２１と、上壁２３を備えている。上壁２３は、ベース部２１の外周からＸ方向に立ちあがっている。上壁２３はＺ方向の両側にあってＷ方向に沿って形成されており、Ｗ方向の両端側が開口している。電線ホルダ２０のうち、上壁２３に囲まれた領域は電線通路２４であり、温度センサ５０から引き出された電線６５は、上壁２３の一部に形成された挿通溝２３Ａから電線通路２４内をＷ方向に配索される構造となっている。また、電線ホルダ２０の下面には、断面Ｌ字型の連結壁２５が設けられている。連結壁２５は、センサホルダ３０のベース部３１を囲むように配置されている。

　センサホルダ３０は、図３に示すように、絶縁性の合成樹脂製であって、ベース部３１と、ベース部３１から下向きに延びる収容部４０とを備えている。センサホルダ３０は、収容部４０を下に向けた状態で、電線ホルダ２０の下面に固定されている。

　具体的には、電線ホルダ２０の連結壁２５は一面（図２の右手前側）が開口しており、ベース部３１は連結壁２５の内側に嵌合可能である。また、図３に示すように、ベース部３１には弾性変位可能な一対のロックアーム３２が設けられている。そして、このロックアーム３２が、電線ホルダ２０の連結壁２５に形成されたロック孔２５Ａに係止することで、ベース部３１は抜け止されて、センサホルダ３０が電線ホルダ２０に対して固定される構造になっている（図７参照）。

　収容部４０は、温度センサ５０の３方を囲っており、図３、図６に示すように、一対のサイド壁４１Ａ、４１Ｂと後面壁４７とを備える。一対のサイド壁４１Ａ、４１Ｂは、温度センサ５０のＷ方向両側（側方両側）に位置しており、温度センサ５０のＷ方向の両側（側方の両側）を囲っている。一対のサイド壁４１Ａ、４１Ｂの断面形状は、温度センサ５０の外周形状に倣って弧状をしている。後面壁４７は、温度センサ５０の後側（図６の上側）に位置しており、温度センサ５０の後方を囲っている。尚、収容部４０の下面と前面は壁がなく、開口している。

　また、図３、図６に示すように、サイド壁４１Ａ、４１ＢにはＸ方向に延びる案内溝４３が壁面を貫通して形成されている。案内溝４３は、サイド壁４１Ａ、４１Ｂの上部寄りの位置から下方に伸びており、サイド壁４１Ａ、４１Ｂの下端を切り抜けている。その一方、温度センサ５０の外周部には、案内溝４３に嵌合する直線形状の嵌合突部５３が設けられている。そのため、案内溝４３と嵌合突部５３の案内作用を受けて、温度センサ５０は、収容部４０の内側にてＸ方向に移動することが出来る。尚、案内溝４３と嵌合突部５３はＷ方向の両側のサイド壁４１Ａ、４１Ｂにそれぞれ設けられていることから、温度センサ５０の回転を規制することが出来る。

　また、図６に示すように、温度センサ５０の断面形状は概略円形となっており、一対の嵌合突部５３を結ぶ直線Ｍは、温度センサ５０の中心Ｏから離れた位置を通る構成となっている。この構成では、一対の嵌合突部５３を結ぶ直線Ｍが、温度センサ５０の中心Ｏを通る構成と比較して、温度センサ５０を小型化できる。具体的には、一方の嵌合突部５３から他方の嵌合突部５３までの全長Ｎが短くなり、温度センサ５０を小型化することが出来る。よって、温度検知モジュール１０の全体を小型化できる。

　コイルスプリング７０は、ばね材をコイル状に巻き付けたばねである。コイルスプリング７０は、金属製であり、収容部４０の内側にあって、軸をＸ方向に向けた状態で配置されている。

　具体的に説明すると、図８に示すように、ベース部３１の下面にはボス３４が設けられている。一方、温度センサ５０の上面側には凹部５４が設けられており、コイルスプリング７０の上端部はボス３４への嵌めこみにより固定され、下端部は凹部５４に収容されることにより固定されている。コイルスプリング７０は、温度センサ５０をＸ方向（下向き）に付勢する機能を果たしている。コイルスプリング７０は、本発明の「付勢部材」の一例である。

　また、図８に示すように、温度センサ５０の外周上端であって、Ｗ方向両側には一対の突起５２が設けられている。温度センサ５０が、図８に示す下端位置に至ると、一対の突起５２が、サイド壁４１Ａ、４１Ｂの下端内面に形成されたストッパ壁４２に突き当たることで、温度センサ５０がそれ以上は下がらず、収容部４０から抜けない構造になっている。尚、図８に示すように、温度センサ５０は、下端位置まで移動した時、抜け止めされている上部を除く、それ以外の部分が、収容部４０の下面から下方に突出する構成になっている。

　温度センサ５０は、図８に示すように、絶縁性の合成樹脂製のケース５１と、接触板５５と、温度検知素子５７とを備える。ケース５１は上下方向に開口する角筒型である。

　接触板５５は、熱伝導率の高い材料（例えば金属、金属酸化物、セラミック等）によって形成されている。接触板５５を構成する金属としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等、必要に応じて任意の金属を適宜に選択することができる。本実施形態においては、接触板５５はアルミニウム又はアルミニウム合金製である。接触板５５は、ケース下面に配置されており、その下面５５Ａは温度センサ５０の検出面である。

　温度検知素子５７は、接触板５５の上面に配置されている。温度検知素子５７は、例えば、サーミスタにより構成される。サーミスタとしては、ＰＴＣサーミスタ、又はＮＴＣサーミスタを適宜に選択できる。

　ケース５１内には、温度検知素子５７が収容された状態で充填材５９が充填されている。具体的には、ケース内のうち、凹部５４の下方領域に充填されている。充填材５９は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、シリコーン樹脂等、必要に応じて任意の充填材５９を適宜に選択することができる。

　上記温度検知モジュール１０は、図８に示すように、測定対象（一例として二次電池などの蓄電素子）８０の温度計測面８０Ａに対して、接触板５５を下方に向けつつ、軸線ＬをＸ方向に向けた状態で取り付けられる。コイルスプリング７０は、温度センサ５０をＸ方向、すなわち図８の例では、下向きに付勢するから、接触板５５は測定対象８０の温度計測面８０Ａに面接触する。そのため、温度検知モジュール１０により、測定対象８０の温度を検出することが出来る。

　尚、温度検知モジュール１０は、取付手段により、電線ホルダ２０を測定対象８０に固定することにより、測定対象８０に取り付けられる。図８の例では、電池群を構成する二次電池８０に取り付けられた絶縁プロテクタＰＴに対して、爪などの係合手段を用いて電線ホルダ２０を固定することにより、温度検知モジュール１０は取り付けられている。

　ところで、図８に示すように、理想的な取り付け状態では、温度検知モジュール１０の軸線Ｌと温度計測面８０Ａは直交する。しかし実際には、温度計測面８０Ａに反りがある等の理由により、温度検知モジュール１０を測定対象に対して取り付けた時に、温度検知モジュール１０の軸線Ｌに対して温度計測面８０Ａが直交せず、図８にて二点鎖線で示すように傾きを持つ場合がある。温度計測面８０Ａが、温度検知モジュール１０の軸線Ｌに対して直交する状態から傾いていると、温度センサ５０の検出面（接触板５５の下面）が温度計測面８０Ａに面接触し難くなり、温度センサ５０の検出精度が低下することが懸念される。

　そこで、本実施形態の温度検知モジュール１０では、収容部４０と温度センサ５０との間に隙間を設けることにより、上記の課題を解決する構成をとっている。具体的には、図８に示すように、左右のサイド壁４１Ａ、４１Ｂの内面と、温度センサ５０の上端に設けられた各突起５２の外面との間に、隙間ｄ１を設けている。

　隙間ｄ１を設けることで、収容部４０内において温度センサ５０が、隙間ｄ１のスペース分だけ傾くことが出来る。すなわち、温度検知モジュール１０の軸線Ｌに対して、温度センサ５０の全体が、図８に示すＳ方向に傾くことが可能となる。

　上記構造にすることで、温度計測面８０Ａの傾きに追従して、温度センサ５０が傾くことから、温度計測面８０Ａに対して温度センサ５０の検出面（接触板５５の下面）が面接触し易くなる。そのため、温度センサ５０の検出面と測定対象の温度計測面８０Ａの接触状態を維持することが可能となり、温度センサ５０の検出精度が低下することを抑制できる。

　また、図５に示すように、各サイド壁４１Ａ、４１Ｂの案内溝４３と、温度センサ５０の嵌合突部５３との間にも、隙間ｄ２を設けている。隙間ｄ２を設けることで、案内溝４３内において、嵌合突部５３が隙間ｄ２のスペース分だけ傾くことが出来る。

　以上のことから、隙間ｄ２のスペース分は、図５に示すＲ方向に、温度センサ５０が傾くことが可能である。すなわち、温度センサ５０がＳ方向とＲ方向の２方向に傾くことが可能となるので、温度計測面８０Ａに対して、温度センサ５０の検出面（接触板５５の下面）がより一層、面接触し易くなる。

　尚、隙間ｄ１、ｄ２の大きさは、温度計測面８０Ａの傾斜角θを考慮してその寸法を決定することが好ましい。例えば、温度計測面８０Ａの最大傾斜角がθｍａｘであると予想される場合、温度センサ５０がＳ方向、Ｒ方向ともθｍａｘ以上傾くように、隙間ｄ１、ｄ２の寸法を設定するとよい。

　また、一対のサイド壁４１Ａ、４１Ｂには、Ｘ方向に延びる変形許容溝４４が、壁面を貫通して設けられている。変形許容溝４４は、図５に示すように、案内溝４３とＺ方向に並んで設けられている。変形許容溝４４は、サイド壁４１Ａ、４１Ｂの上部寄りの位置から下方に伸びており、サイド壁４１Ａ、４１Ｂの下端を切り抜けている。

　変形許容溝４４は、案内溝４３と同じ形状となっている。両溝４３、４４は、図５に示すように、温度検知モジュール１０の軸線Ｌを中心としてＺ方向の両側にあって、対称な位置に配置されている。

　変形許容溝４４を設けることで、サイド壁４１Ａ、４１Ｂは、剛性が低下し、変形し易くなる。そのため、隙間ｄ１、ｄ２が詰まるまで温度センサ５０が傾いた以降でも、サイド壁４１Ａ、４１Ｂが変形することにより、温度センサ５０が幾らか傾くことが可能である。そのため、温度計測面８０Ａの傾きに、温度センサ５０がより一層追従し易くなる。

　また、上記したように、２つの溝４３、４４はいずれもサイド壁４１Ａ、４１Ｂの下端を切り抜けていることから、サイド壁４１Ａ、４１Ｂのうち、２つの溝４３、４４に挟まれた中央部４５は片持ち形状となり、同部分が撓みやすい。そのため、温度計測面８０Ａの傾きに、温度センサ５０がより一層追従し易い。尚、中央部４５の下端には、先に説明した温度センサ５０を抜け止めするストッパ壁４２が設けられている。

　また、変形許容溝４４を案内溝４３と同じ形状とし、しかも、温度検知モジュール１０の軸線Ｌを中心として対称な位置に配置している。このようにすることで、センサホルダ３０の収容部４０に対して、前後逆向きでも、嵌合突部５３が変形許容溝４４に嵌ることから、温度センサ５０を組み付けることが可能となる。

　次に本実施形態の作用および効果について説明する。
　温度検知モジュール１０は、収容部４０と温度センサ５０との間に、温度センサ５０の傾きを許容する隙間ｄ１、ｄ２を設けており、測定対象８０の温度計測面８０Ａが、温度検知モジュール１０の軸線Ｌに対して直交せず、傾きがあっても、その傾きに、温度センサ５０が追従し易くなる。そのため、温度センサ５０の接触板５５が測定対象８０の温度計測面８０Ａに面接触し易くなる。従って、温度センサ５０と温度計測面８０Ａの接触状態を維持することが可能となり、接触面積を確保することが出来ることから、温度センサ５０の検出精度を維持することが出来る。

　＜実施形態２＞
　本明細書に記載された技術の実施形態２を、図９～図１１に参照しつつ説明する。
　実施形態１に開示の温度検知モジュール１０は、電線ホルダ２０とセンサホルダ３０とを別部品とした。実施形態２に開示の温度検知モジュール１００は、電線ホルダ２０とセンサホルダ３０とを一体化している。それ以外の構成は、実施形態１の温度検知モジュール１０と同じである。尚、一体化ホルダが本発明の「センサホルダ」に相当する。

　温度検知モジュール１００は、一体化ホルダ１２０と、温度センサ５０と、コイルスプリング７０とを備えている。一体化ホルダ１２０は、電線ホルダ２０とセンサホルダ３０を一体化した形状であり、ベース板２１と、上壁２３と、収容部４０と、ボス３４とを備える。上壁２３は、ベース板２１の外周から上方に立ちあがっており、内側に電線通路２４を形成している。

　収容部４０は、ベース部２１から下向きに延びている。また、ボス３４はベース部２１の下面から下向きに突出して設けられている。これら収容部４０とボス３４はいずれもベース部２１と一体的に形成されている。そして、収容部４０の内側には、ボス３４に固定されて、コイルスプリング７０が取り付けられており、温度センサ５０をＸ方向に付勢する構成になっている。

　実施形態２に開示の温度検知モジュール１００は、実施形態１の温度検知モジュール１０と同様に、各サイド壁４１Ａ、４１Ｂの内面と、温度センサ５０の上端に設けられた各突起５２の外面との間に、隙間ｄ１を設けている（図１１参照）。また、各サイド壁４１Ａ、４１Ｂの案内溝４３と、温度センサ５０の嵌合突部５３との間にも、隙間ｄ２を設けている（図１０参照）。

　このような構成とすることで、測定対象８０の温度計測面８０Ａが、温度検知モジュール１０の軸線Ｌに対して直交せず、傾きがあっても、その傾きに、温度センサ５０が追従し易くなる。そのため、温度センサ５０の接触板５５が測定対象８０の温度計測面８０Ａに面接触し易くなる。

　また、温度検知モジュール１００は、電線ホルダ２０とセンサホルダ３０とを一体化しているので、実施形態１で開示した温度検知モジュール１０に比べて、部品点数を削減できるというメリットがある。尚、実施形態２において、実施形態１と共通する部品は同じ符号を付して、重複した説明を省略している。

　＜他の実施形態＞
　本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。

　（１）本実施形態では、サイド壁４１Ａ、４１Ｂの内面と、温度センサ５０に形成した突起５２との間に、隙間ｄ１を設けた例を示した。隙間は、収容部内で温度センサ５０の傾きを許容されるように、収容部４０の内面とそれに対応する温度センサ５０の外面との間に設けられていれば、特に、実施形態の例に限定されるものではない。

　（２）本実施形態では、温度センサ５０のＸ方向への移動を案内するため、サイド壁４１Ａ、４１Ｂに案内溝４３を形成する一方、温度センサ５０に嵌合突部５３を形成した例を示した。温度センサ５０のＸ方向への移動の案内は必ずしも必要ではなく、案内溝４３と嵌合突部５３を廃止してもよい。また、案内溝４３だけ変形許容溝４４として残すようにしてもよい。

　（３）また、温度検知素子５７としては、サーミスタに限られず、温度を検出可能であれば任意の素子を適宜に選択できる。また、付勢部材の一例として、コイルスプリング７０を例示したが、温度センサを付勢するばねであれば、適宜に選択することが出来る。

　１０：温度検知モジュール
　２０：電線ホルダ
　３０：センサホルダ
　３１：ベース部
　４０：収容部
　４１Ａ、４１Ｂ：サイド壁
　４２：ストッパ壁
　５０：温度センサ
　５２：突起
　７０：コイルスプリング（付勢部材）
　８０：測定対象
　１２０：一体化ホルダ（センサホルダ）

Claims (5)

1. 　温度センサと、
   　前記温度センサを測定対象から離接させる離接方向に移動可能に保持するセンサホルダと、
   　前記センサホルダに対して取り付けられ、検出面が測定対象に接触するように前記温度センサを付勢する付勢部材と、を備え、
   　前記センサホルダは、
   　ベース部と、
   　前記ベース部から前記離接方向に延在し、前記温度センサを前記離接方向に移動可能に保持する収容部を有し、
   　前記収容部は、前記温度センサとの間に、前記温度センサの傾きを許容する隙間を有する、温度検知モジュール。
2. 　前記温度センサは、外周面に突起を有し、
   　前記収容部は、
   　前記温度センサの両側に位置する一対のサイド壁と、
   　前記サイド壁の先端にあって、前記温度センサの突起と当接して、前記収容部から前記温度センサを抜け止するストッパ壁を有し、
   　前記隙間は、
   　前記サイド壁と、前記温度センサの前記突起との間に設けられている、請求項１に記載の温度検知モジュール。
3. 　前記収容部の前記サイド壁は、前記離接方向に延在する案内溝を備え、
   　前記温度センサは、前記収容部の前記案内溝に嵌合する嵌合突部と、を備え、
   　前記隙間は、前記サイド壁と前記突起との間に加えて、
   　前記案内溝と前記嵌合突部との間にも設けられている、請求項２に記載の温度検知モジュール。
4. 　前記案内溝は、前記一対の前記サイド壁にそれぞれ設けられ、
   　前記嵌合突部は、前記温度センサの両側に一対設けられ、
   　前記一対の嵌合突部を結ぶ直線は、前記温度センサの中心から離れた位置を通る構成である、請求項３に記載の温度検知モジュール。
5. 　前記収容部の前記サイド壁には、前記温度センサの傾きに対する追随性を向上させるため、壁の一部に変形を許容する変形許容溝が、前記案内溝とは別に設けられている、請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の温度検知モジュール。

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